刚性和柔性印制电路板设计的区别在哪里？
一、软性PCB分类及其优缺点
1．软性PCB分类
软性PCB通常根据导体的层数和结构进行如下分类：
1.1单面软性PCB
单面软性PCB，只有一层导体，表面可以有覆盖层或没有覆盖层。所用的绝缘基底材料，随产品的应用的不同而不同。一般常用的绝缘材料有聚酯、聚酰亚胺、聚四氟乙烯、软性环氧-玻璃布等。
单面软性PCB又可进一步分为如下四类：
1）无覆盖层单面连接的
这类软性PCB的导线图形在绝缘基材上，导线表面无覆盖层。像通常的单面刚性PCB一样。这类产品是最廉价的一种，通常用在非要害且有环境保护的应用场合。其互连是用锡焊、熔焊或压焊来实现。它常用在早期的电话机中。
2）有覆盖层单面连接的
这类和前类相比，只是根据客户要求在导线表面多了一层覆盖层。覆盖时需把焊盘露出来，简单的可在端部区域不覆盖。要求精密的则可采用余隙孔形式。它是单面软性PCB中应用最多、最广泛的一种，在汽车仪表、电子仪器中广泛使用。
3）无覆盖层双面连接的
这类的连接盘接口在导线的正面和背面均可连接。为了做到这一点，在焊盘处的绝缘基材上开一个通路孔，这个通路孔可在绝缘基材的所需位置上先冲制、蚀刻或其它机械方法制成。它用于两面安装元、器件和需要锡焊的场合，通路处焊盘区无绝缘基材，此类焊盘区通常用化学方法去除。
4）有覆盖层双面连接的
这类与前类不同处是表面有一层覆盖层。但覆盖层有通路孔，也允许其两面都能端接，且仍保持覆盖层。这类软性PCB是由两层绝缘材料和一层金属导体制成。被用在需要覆盖层与周围装置相互绝缘，并自身又要相互绝缘，末端又需要正、反面都连接的场合。
1.2双面软性PCB
双面软性PCB，有两层导体。这类双面软性PCB的应用和优点与单面软性PCB相同，其主要优点是增加了单位面积的布线密度。它可按有、无金属化孔和有、无覆盖层分为：a无金属化孔、无覆盖层的；b无金属化孔、有覆盖层的；c有金属化孔、无覆盖层的；d有金属化孔、有覆盖层的。无覆盖层的双面软性PCB较少应用。
1.3多层软性PCB
软性多层PCB如刚性多层PCB那样，采用多层层压技术，可制成多层软性PCB。最简单的多层软性PCB是在单面PCB两面覆有两层铜屏蔽层而形成的三层软性PCB。这种三层软性PCB在电特性上相当于同轴导线或屏蔽导线。最常用的多层软性PCB结构是四层结构，用金属化孔实现层间互连，中间二层一般是电源层和接地层。
多层软性PCB的优点是基材薄膜重量轻并有优良的电气特性，如低的介电常数。用聚酰亚胺薄膜为基材制成的多层软性PCB板，比刚性环氧玻璃布多层PCB板的重量约轻1/3，但它失去了单面、双面软性PCB优良的可挠性，大多数此类产品是不要求可挠性的。
多层软性PCB可进一步分成如下类型：
1）挠性绝缘基材上构成多层PCB，其成品规定为可以挠曲：这种结构通常是把许多单面或双面微带可挠性PCB的两面端粘结在一起，但其中心部分并末粘结在一起，从而具有高度可挠性。为了具有所希望的电气特性，如特性阻抗性能和它所互连的刚性PCB相匹配，多层软性PCB部件的每个线路层，必须在接地面上设计信号线。为了具有高度的可挠性，导线层上可用一层薄的、适合的涂层，如聚酰亚胺，代替一层较厚的层压覆盖层。金属化孔使可挠性线路层之间的z面实现所需的互连。这种多层软性PCB最适合用于要求可挠性、高可靠性和高密度的设计中。
2）在软性绝缘基材上构成多层PCB，其成品末规定可以挠曲：这类多层软性PCB是用软性绝缘材料，如聚酰亚胺薄膜，层压制成多层板。在层压后失去了固有的可挠性。当设计要求最大限度地利用薄膜的绝缘特性，如低的介电常数、厚度均匀介质、较轻的重量和能连续加工等特性时，就采用这类软性PCB。例如，用聚酰亚胺薄膜绝缘材料制造的多层PCB比环氧玻璃布刚性PCB的重量大约轻三分之一。
3）在软性绝缘基材上构成多层PCB，其成品必须可以成形，而不是可连续挠曲的：这类多层软性PCB是由软性绝缘材料制成的。虽然它用软性材料制造，但因受电气设计的限制，如为了所需的导体电阻，要求用厚的导体，或为了所需的阻抗或电容，要求在信号层和接地层之间有厚的绝缘隔离，因此，在成品应用时它已成形。术语“可成型的”定义为：多层软性PCB部件具有做成所要求的形状的能力，并在应用中不能再挠曲。在航空电子设备单元内部布线中应用。这时，要求带状线或三维空间设计的导体电阻低、电容耦合或电路噪声极小以及在互连端部能平滑地弯曲成90°。用聚酰亚胺薄膜材料制成的多层软性PCB实现了这种布线任务。因为聚酰亚胺薄膜耐高温、有可挠性、而且总的电气和机械特性良好。为了实现这个部件截面的所有互连，其中走线部分进一步可分成多个多层挠性线路部件，并用胶粘带合在一起，形成一条印制电路束。
1.4刚性-软性多层PCB
该类型通常是在一块或二块刚性PCB上，包含有构成整体所必不可少的软性PCB。软性PCB层被层压在刚性多层PCB内，这是为了具有特殊电气要求或为了要延伸到刚性电路外面，以朝代Z平面电路装连能力。这类产品在那些把压缩重量和体积作为关键，且要保证高可靠性、高密度组装和优良电气特性的电子设备中得到了广泛的应用。
刚性－软性多层PCB也可把许多单面或双面软性PCB的末端粘合压制在一起成为刚性部分，而中间不粘合成为软性部分，刚性部分的Z面用金属化孔互连。可把可挠性线路层压到刚性多层板内。这类PCB越来越多地用在那些要求超高封装密度、优良电气特性、高可靠性和严格限制体积的场合。
已经有一系列的混合多层软性PCB部件设计用于军用航空电子设备中，在这些应用场合，重量和体积是至关重要的。为了符合规定的重量和体积限度，内部封装密度必须极高。除了电路密度高以外，为了使串扰和噪声最小，所有信号传输线必须屏蔽。若要使用屏蔽的分离导线，则实际上不可能经济地封装到系统中。这样，就使用了混合的多层
软性PCB来实现其互连。这种部件将屏蔽的信号线包含在扁平带状线软性PCB中，而后者又是刚性PCB的一个必要组成部分。在比较高水平的操作场合，制造完成后，PCB形成一个90°的S形弯曲，从而提供了z平面互连的途径，并且在x、y和z平面振动应力作用下，可在锡焊点上消除应力-应变。
2．优点
2.1可挠性
应用软性PCB的一个显著优点是它能更方便地在三维空间走线和装连，也可卷曲或折叠起来使用。只要在容许的曲率半径范围内卷曲，可经受几千至几万次使用而不至损坏。
2.2减小体积
在组件装连中，同使用导线缆比，软性PCB的导体截面薄而扁平，减少了导线尺寸，并可沿着机壳成形，使设备的结构更加紧凑、合理，减小了装连体积。与刚性PCB比，空间可节省60~90%。
2.3减轻重量
在同样体积内，软性PCB与导线电缆比，在相同载流量下，其重量可减轻约70%，与刚性PCB比，重量减轻约90%。
2.4装连的一致性
用软性PCB装连，消除了用导线电缆接线时的差错。只要加工图纸经过校对通过后，所有以后生产出来的绕性电路都是相同。装连接线时不会发生错接。
2.5增加了可靠性
当采用软性PCB装连时，由于可在X、Y、Z三个平面上布线，减少了转接互连，使整系统的可靠性增加，且对故障的检查，提供了方便。
2.6电气参数设计可控性
根据使用要求，设计师在进行软性PCB设计时，可控制电容、电感、特性阻抗、延迟和衰减等。能设计成具有传输线的特性。因为这些参数与导线宽度、厚度、间距、绝缘层厚度、介电常数、损耗角正切等有关，这在采用导线电缆时是难于办到的。
2.7末端可整体锡焊
软性PCB象刚性PCB一样，具有终端焊盘，可消除导线的剥头和搪锡，从而节约了成本。终端焊盘与元、器件、插头连接，可用浸焊或波峰焊来代替每根导线的手工锡焊。
2.8材料使用可选择
软性PCB可根据不同的使用要求，选用不同的基底材料来制造。例如，在要求成本低的装连应用中，可使用聚酯薄膜。在要求高的应用中，需要具有优良的性能，可使用聚酰亚薄膜。
2.9低成本
用软性PCB装连，能使总的成本有所降低。这是因为：
1）由于软性PCB的导线各种参数的一致性；实行整体端接，消除了电缆导线装连时经常发生的错误和返工,且软性PCB的更换比较方便。
2）软性PCB的应用使结构设计简化，它可直接粘附到构件上，减少线夹和其固定件。
3）对于需要有屏蔽的导线，用软性PCB价格较低。
2.10加工的连续性
由于软性覆箔板可连续成卷状供应，因此可实现软性PCB的连续生产。这也有利于降低成本。
3．缺点
3.1一次性初始成本高
由于软性PCB是为特殊应用而设计、制造的，所以开始的电路设计、布线和照相底版所需的费用较高。除非有特殊需要应用软性PCB外，通常少量应用时，最好不采用。
3.2软性PCB的更改和修补比较困难
软性PCB一旦制成后，要更改必须从底图或编制的光绘程序开始，因此不易更改。其表面覆盖一层保护膜，修补前要去除，修补后又要复原，这是比较困难的工作。
3.3尺寸受限制
软性PCB在尚不普的情况下，通常用间歇法工艺制造，因此受到生产设备尺寸的限制，不能做得很长，很宽。
3.4操作不当易损坏
装连人员操作不当易引起软性电路的损坏，其锡焊和返工需要经过训练的人员操作。
（一）系统功能结构
农用地分等信息系统的基本功能是为专项土地评价服务，并结合土地管理工作，实现农用地分等工作的信息化、一体化。系统在开发设计中，依据要实现的目的和针对的用户对象，设定四大类功能模块：系统管理维护功能、日常业务管理功能、农用地分等专项功能及专家支持功能模块。系统功能结构见图3-85。
1.系统管理维护功能模块
该模块面向的是系统的超级用户，主要实现系统的运行维护，包括工作用户的增删、用户密码和相应权限的设定；目录文件系统的统筹管理；系统用户的操作培训以及提供相关的帮助文件；数据标准的定义及接口；系统的功能扩展等。
2.日常业务功能模块
该模块在实现空间数据和属性数据绑定的基础上，实施日常国土资源管理工作，包括一般的空间数据查询，既能从空间查询到相关的属性，也能从属性实现精确的空间定位显示；根据工作的需要对属性数据库进行输入、更新等编辑操作；对研究区农用地等别及其相关面积属性按照行政级别进行相应的分类汇总、报表输出。日常业务功能模块区别于分等专项功能模块，它是信息系统的一个常用又不可或缺的部分，它面向的对象是一般操作用户。
3.农用地分等专项功能模块
该模块在GIS支撑下实现空间数据和属性数据的动态链接，实现分等的多个子功能：根据农业区划、作物的适宜性以及表现出来的区域差异性，划分农用地分等指标控制区；构建分等因素指标体系，运用定性、定量法或两者结合来选取分等因素并确定分等因素权重值；分等因素指标分值量化，建立相应的分等因素分值隶属函数；计算分析指定作物的投入－产出数据，划定作物的土地利用系数等值区和土地经济系数等值区，得到作物的土地利用系数和土地经济系数；计算农用地的自然质量等指数、利用等指数和经济等指数，从而最终实现对农用地等别的划分。此功能面向土地评价专业人员。
图3-85 江苏省农用地分等信息系统功能结构图
4.专家支持功能模块
该模块采取开放式设计，应用互逆的推理和反馈机制，能根据专家知识的推理情况以及系统对专家知识的反馈进行知识库的调整。也就是通过有着丰富的土地评价相关知识和经验的专家，把相关的知识和经验以知识库的形式表达和存储，同时利用这些专家知识对现有的项目进行推理的过程。本系统中充分利用专家知识，允许系统操作人员根据实际情况动态增加或减少参评的分等因素，并对相关分等因素赋权重，同时参照专家知识对每个分等因素进行量化，从而实现系统的柔性设计。
（二）分等专项功能模块功能构成
系统分等专项功能模块在农用地资源分等中将实现如下具体功能。
1.初始参数的输入
系统提供“省、农业区划→市→县（区）→乡镇”的组合框：
中国耕地质量等级调查与评定（江苏卷）
用户可选择不同的行政级别和区域范围来输入与更新属性数据库。其中，作物产量比系数（如江苏省以水稻为基准作物，则指定作物小麦对水稻的产量比系数为1.3）可按全省范围一次性输入；作物的光温生产潜力根据国土资源部提供的标准，要求按县级行政范围输入。
2.查询与更新
可按全省或市或县的行政范围调入评价单元数据库，进行原始数据的浏览更新；同步刷新相对应的单元图层，既能实现从属性数据到单元图层的空间定位，也能根据单元图层逆向查询提取相关的属性数据。
3.因素质量评价体系的建立
江苏省农用地分等采用的是定量化的分等因素评价体系，建立评价因素指标值－质量分值的分段连续隶属函数，同时指标体系作为一种动态库允许专家用户根据相关经验和知识进行调整，体现系统设计的柔性化。首先，从评价因素组合框中选择单个评价因素，系统从单元库中读取评价因素的数据，分别以表格和频率直方图的形式表达；然后，专家用户可根据知识经验在频率直方图上通过曲线拐点来调整作物适应性的临界点，从而建立起完整的隶属函数，或者直接在表格中输入作物适应性临界点的上下限。
4.作物的投入－产出分析
建立以乡镇为基本分析单位的作物投入－产出数据库。系统分别实现了计算作物产量→选择本区域内合理的产量最大值→计算初始土地利用系数（土地经济系数）→划分土地利用系数（土地经济系数）等值区→根据图形显示的结果调整土地利用系数（土地经济系数）等值区→重新计算等值区土地利用系数（土地经济系数）。本功能有三个特点：①系统提供“农业区划→省→市→县（区）→乡镇”的组合框，计算“区域内合理的作物产量最大值”时必须先选择相应的区域范围。以江苏省南通市海门县为例，由于当地的农业耕作制度不同于南通市域的整体情况，海门县的土地利用系数、土地经济系数的计算和等值区的划分都是在县域范围内进行的，而其他则在市域范围内统一计算划分；②建立“初始土地利用系数”“初始土地经济系数”的频率直方图，以直观的图表来划分系数的等值区；③等值区表格和乡镇图层相结合，初步划分等值区后，同步在图层上显示，根据农业生产具有区域性和地带完整性特点，通过图示效果调整个别乡镇的等值区。
5.等别计算
江苏全省分为6大农用地分等指标区，每个指标区都有各自的指标评价体系。系统建立了6大区的指标体系库，调用分等单元数据，通过判定每个分等单元的指标区归属情况，运用不同的评价体系计算分等因素的农用地自然质量等指数、利用等指数和经济等指数。
读取农用地自然质量等指数、利用等指数和经济等指数数据，分别建立其相应的频率直方图，通过判读频率直方图得出等别划分的标准并输入，系统将根据标准重新划定等别，在图层上同步显示等别的结果，根据农用地质量的连续性和过渡性，结合相关的资料判读，并修正不合理的分等单元等别。
6.分类统计和输出
提供从省→市→县（区）→乡镇不同行政级别的分类统计功能，有利于国土资源管理部门根据行政范围进行相关的统计，包括评价单元个数、等别范围、等别区域分布差异、各等别面积统计等，也有利于制作相关的报表和专题信息图并输出。
抗震设计方法经历了：刚性设计、柔性设计、延性设计及、结构控制设计、基于性能的抗震设计几个阶段.
具体的内容前者可以参考包世华所写的《高层建筑结构设计和计算（下册）》； 后者可以参考李刚,程耿东的书《基于性能的结构抗震设计理论、方法与应用》 .
我国现行抗震设计规范 GB 50011-2010着重在概念设计，框架结构在进入弹塑性阶段后的抗震性能主要还是依靠抗震措施来保证。重点是在保证构件延性的同时对框架做到“强柱弱梁、强剪弱弯、强节电弱杆件”。即要满足规范6.2节的计算调整和其它一些构造措施。总之严格按照规范执行即可。但如何实现框架结构的延性和抗震措施之间的量化关系，并在设计中实现，仍是需要研究的课题。
1 1 柔性柔性可以表述为两个方面。
第一方面是系统适应外部环境变化的能力,可用系统满足新产品要求的程度来衡量第二方面是系统适应内部变化的能力,可用在有干扰(如机器出现故障)情况下,系统的生产率与无干扰情况下的生产率期望值之比来衡量。“柔性”是相对于“刚性”而言的,传统的“刚性”自动化生产线主要实现单一品种的大批量生产。其优点是生产率很高,由于设备是固定的,所以设备利用率也很高,单件产品的成本低。但价格相当昂贵,且只能加工一个或几个相类似的零件,难以应付多品种中小批量的生产。随着批量生产时代正逐渐被适应市场动态变化的生产所替换,一个制造自动化系统的生存能力和竞争能力在很大程度上取决于它是否能在很短的开发周期内,生产出较低成本、较高质量的不同品种产品的能力。柔性已占有相当重要的位置。柔性主要包括
1) 机器柔性 当要求生产一系列不同类型的产品时,机器随产品变化而加工不同零件的难易程度。
2) 工艺柔性 一是工艺流程不变时自身适应产品或原材料变化的能力二是制造系统内为适应产品或原材料变化而改变相应工艺的难易程度。
3) 产品柔性 一是产品更新或完全转向后,系统能够非常经济和迅速地生产出新产品的能力二是产品更新后,对老产品有用特性的继承能力和兼容能力。
4) 维护柔性 采用多种方式查询、处理故障,保障生产正常进行的能力。
5) 生产能力柔性 当生产量改变、系统也能经济地运行的能力。对于根据订货而组织生产的制造系统,这一点尤为重要。
6) 扩展柔性 当生产需要的时候,可以很容易地扩展系统结构,增加模块,构成一个更大系统的能力。
7) 运行柔性 利用不同的机器、材料、工艺流程来生产一系列产品的能力和同样的产品,换用不同工序加工的能力。
1 2 柔性制造技术柔性制造技术是对各种不同形状加工对象实现程序化柔性制造加工的各种技术的总和。柔性制造技术是技术密集型的技术群,我们认为凡是侧重于柔性,适应于多品种、中小批量(包括单件产品)的加工技术都属于柔性制造技术。目前按规模大小划分为:
1) 柔性制造系统(ＦＭＳ)
关于柔性制造系统的定义很多,权威性的定义有:
美国国家标准局把ＦＭＳ定义为:“由一个传输系统联系起来的一些设备,传输装置把工件放在其他联结装置上送到各加工设备,使工件加工准确、迅速和自动化。中央计算机控制机床和传输系统,柔性制造系统有时可同时加工几种不同的零件。 国际生产工程研究协会指出“柔性制造系统是一个自动化的生产制造系统,在最少人的干预下,能够生产任何范围的产品族,系统的柔性通常受到系统设计时所考虑的产品族的限制。” 而我国国家军用标准则定义为“柔性制造系统是由数控加工设备、物料运储装置和计算机控制系统组成的自动化制造系统,它包括多个柔性制造单元,能根据制造任务或生产环境的变化迅速进行调整,适用于多品种、中小批量生产。” 简单地说,ＦＭＳ是由若干数控设备、物料运贮装置和计算机控制系统组成的并能根据制造任务和生产品种变化而迅速进行调整的自动化制造系统。
目前常见的组成通常包括4台或更多台全自动数控机床(加工中心与车削中心等),由集中的控制系统及物料搬运系统连接起来,可在不停机的情况下实现多品种、中小批量的加工及管理。目前反映工厂整体水平的ＦＭＳ是第一代ＦＭＳ,日本从1991年开始实施的“智能制造系统”(ＩＭＳ)国际性开发项目,属于第二代ＦＭＳ而真正完善的第二代ＦＭＳ预计本世纪十年代后才会实现。
2) 柔性制造单元(ＦＭＣ)
ＦＭＣ的问世并在生产中使用约比ＦＭＳ晚6～8年,ＦＭＣ可视为一个规模最小的ＦＭＳ,是ＦＭＳ向廉价化及小型化方向发展的一种产物,它是由1～2台加工中心、工业机器人、数控机床及物料运送存贮设备构成,其特点是实现单机柔性化及自动化,具有适应加工多品种产品的灵活性。迄今已进入普及应用阶段。
3) 柔性制造线(ＦＭＬ)
它是处于单一或少品种大批量非柔性自动线与中小批量多品种ＦＭＳ之间的生产线。其加工设备可以是通用的加工中心、ＣＮＣ机床亦可采用专用机床或ＮＣ专用机床,对物料搬运系统柔性的要求低于ＦＭＳ,但生产率更高。它是以离散型生产中的柔性制造系统和连续生过程中的分散型控制系统(ＤＣＳ)为代表,其特点是实现生产线柔性化及自动化,其技术已日臻成熟,迄今已进入实用化阶段。
4) 柔性制造工厂(ＦＭＦ)
ＦＭＦ是将多条ＦＭＳ连接起来,配以自动化立体仓库,用计算机系统进行联系,采用从订货、设计、加工、装配、检验、运送至发货的完整ＦＭＳ。它包括了ＣＡＤ/ＣＡＭ,并使计算机集成制造系统(ＣＩＭＳ)投入实际,实现生产系统柔性化及自动化,进而实现全厂范围的生产管理、产品加工及物料贮运进程的全盘化。ＦＭＦ是自动化生产的最高水平,反映出世界上最先进的自动化应用技术。它是将制造、产品开发及经营管理的自动化连成一个整体,以信息流控制物质流的智能制造系统(ＩＭＳ)为代表,其特点是实现工厂柔性化及自动化。
【柔性制造的优缺点】
一、采用柔性制造系统有许多优点，主要有以下几个方面：
1、设备利用率高；
2、减少设备；
3、减少直接工时费用；
4、减少了工序中在制品量；
5、改进生产要求有快速应变能力；
6、维持生产的能力；
7、产品质量高；
8、运行的灵活性；
9、产量的灵活性。
二、柔性制造系统的主要缺点有如下几个方面：
1、系统大，回收期长；
2、系统结构复杂，对操作人员的要求高；
3、复杂的结构使得系统的可靠性降低。
一、柔性建模简介
柔性建模是Creo Parametric的新功能。
柔性建模的对象是模型既有的几何（曲面），它不支持创建新的几何。柔性建模的修改不会利用现有特征的信息，所以，它不仅可以处理Creo模型，也可以处理中性格式文件导入到Creo的模型（两种方式在局部细微处有差异）。柔性建模主要在以下情形使用：
1、处理中性格式的三维模型，继续新设计；
2、快速更改设计意图；
3、对复杂特征构成的几何曲面整体修改；
4、旧模型难于编辑特征进行修改；
5、讨论新的设计意图。
下图1中，黄色的曲面可以整体移动到新的位置并适应周围几何体。
图1
二、柔性建模的流程
一般的流程为：选择曲面——>识别或编辑、变换操作——>必要时，可以快速传播变换。
2.1选择曲面
选择曲面时，主要通过操作界面下的“形状选择”或“几何规则”功能智能选择，也可以直接选择所有的对象曲面（这种方式的缺点是无法自动适应既有特征的变化）。
2.2 识别或变换
识别功能可以定义几组曲面具有阵列属性或对称属性，由此，可将对某一组曲面的变换快速传播到其他曲面中。
变换操作主要包括：移动、偏移、修改解析、镜像、替代、编辑倒圆角。
编辑操作包括：连接、移除。
下图2，模型中绿色的实体表面被曲面替代构成新几何。
图2
抗震设计方法经历了：刚性设计、柔性设计、延性设计及、结构控制设计、基于性能的抗震设计几个阶段。
具体的内容前者可以参考包世华所写的《高层建筑结构设计和计算（下册）》； 后者可以参考李刚，程耿东的书《基于性能的结构抗震设计理论、方法与应用》 。
